本文選題：緯編針織復(fù)合材料　切入點(diǎn)：UHMWPE纖維　出處：《天津工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：緯編針織結(jié)構(gòu)作為復(fù)合材料的增強(qiáng)體結(jié)構(gòu),能夠賦予復(fù)合材料良好的成形性、能量吸收性好等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)廣泛應(yīng)用于防護(hù)、建筑等領(lǐng)域。UHMWPE纖維作為第三代高性能纖維,是唯一一種能夠浮在水面上的纖維,以模量高、耐氣候性和耐化學(xué)腐蝕性的特點(diǎn),備受人們的青睞。本課題對改性UHMWPE纖維緯平針織復(fù)合材料的制備工藝和力學(xué)性能進(jìn)行了研究,并采用ABAQUS軟件對復(fù)合材料的沖擊性能進(jìn)行了模擬研究,希望能夠?yàn)榫暰庒樋棌?fù)合材料的研究提供一定的理論參考。為實(shí)現(xiàn)UHMWPE紗線在電腦橫機(jī)上的順利織造,首先將原料UHMWPE復(fù)合長絲進(jìn)行加捻和防靜電處理,然后在織機(jī)上通過反復(fù)調(diào)整織造工藝參數(shù),成功織造出了結(jié)構(gòu)均勻良好的緯平針織物。復(fù)合材料的樹脂基體選用GCC-135環(huán)氧樹脂,制備工藝選用能夠?qū)崿F(xiàn)樹脂對纖維良好浸潤的VARTM成型工藝和能夠通過控制復(fù)合材料厚度來間接控制復(fù)合材料纖維體積含量的模壓成型工藝相結(jié)合的方式,成功制備出8層、12層和16層緯平針織復(fù)合材料。對三種不同層數(shù)緯平針織復(fù)合材料的力學(xué)性能進(jìn)行測試,通過對強(qiáng)力-位移曲線、應(yīng)力-應(yīng)變曲線等分析,得出16層緯平針織復(fù)合材料的總體力學(xué)性能最好,12層次之,8層最差;但由于復(fù)合材料層間破壞的不同時(shí)性,試樣的拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度隨著層數(shù)的增加而減小。當(dāng)復(fù)合材料發(fā)生應(yīng)變較小時(shí),樹脂基體產(chǎn)生破壞,增強(qiáng)結(jié)構(gòu)只是發(fā)生了變形,未產(chǎn)生破壞。用掃描電鏡對試樣的微觀損傷形貌進(jìn)行觀察,發(fā)現(xiàn)在裸露和斷口處纖維表面包覆有樹脂,并未出現(xiàn)纖維抽拔。這表明經(jīng)改性處理后,紗線和樹脂間的粘結(jié)作用增強(qiáng)。針對Pierce線圈模型和B樣條線圈模型的特點(diǎn),參照緯平針織物實(shí)際線圈在三維空間中的幾何形態(tài),提供了一種采用特殊型值點(diǎn)建立緯平針織物模型的新方法。之后采用有限元分析軟件ABAQUS對復(fù)合材料的低速?zèng)_擊性能進(jìn)行了模擬研究。將模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較,復(fù)合材料的沖擊損傷形式和試樣吸收能量值與試驗(yàn)結(jié)果比較接近,為進(jìn)一步復(fù)合材料的力學(xué)性能研究做了鋪墊。
[Abstract]:As a reinforced structure of composite material, weft knitted structure can give the composite good formability, good energy absorption and so on. It has been widely used in protection, construction and other fields. UHMWPE fiber as the third generation of high performance fiber, It is the only fiber that can float on the surface of the water. It is very popular because of its high modulus, weather resistance and chemical corrosion resistance. The preparation technology and mechanical properties of modified UHMWPE fiber weft knitting composites are studied in this paper. The impact properties of the composites are simulated by using ABAQUS software. It is hoped that it can provide a theoretical reference for the study of weft knitted composites, and to realize the smooth weaving of UHMWPE yarns on a computerized flat knitting machine. After twisting and antistatic treatment of the raw material UHMWPE composite filament, the weft plain knitted fabric with good structure and good structure was successfully woven on the loom by adjusting the weaving process parameters repeatedly. The resin matrix of the composite was made of GCC-135 epoxy resin. The preparation process is composed of VARTM forming process which can achieve good fiber wetting of resin and moulding molding process which can indirectly control fiber volume content by controlling the thickness of composite material. Eight layers of 12 and 16 layers of weft knitting composites were successfully prepared. The mechanical properties of three different layers of weft plain knitted composites were tested. The strength displacement curves, stress-strain curves and so on were analyzed. It is concluded that the overall mechanical properties of 16 layers of weft knitting composites are the best and that of 12 layers are the worst, but the tensile strength of the specimens is due to the different interlaminar failure of the composites. The compressive strength decreases with the increase of the number of layers. When the strain of the composite is small, the resin matrix is destroyed, the reinforced structure is only deformed, but not destroyed. The microstructure of the specimen is observed by scanning electron microscope (SEM). It is found that there is resin coated on the surface of the fiber at the bare and fracture surfaces, and no fiber pull-out occurs. This indicates that the adhesion between the yarn and the resin is enhanced after modification. According to the characteristics of the Pierce coil model and B-spline coil model, Referring to the geometry of the actual coils of the weft knitted fabric in three dimensional space, A new method for modeling weft knitted fabric with special value points is presented. The low speed impact properties of composites are simulated by finite element analysis software ABAQUS. The simulation results are compared with the experimental results. The impact damage form and the absorption energy value of the composite materials are close to the experimental results, which provides a basis for the further study of the mechanical properties of the composites.
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB33

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本文編號(hào)：1677756